KR102154522B1 - Heat discharging sheet and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열 시트에 관한 것으로 특히, 그래핀을 이용한 방열 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 방열 시트에 있어서, 제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 강도 보강재를 포함하는 방열층; 상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및 상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to a heat radiation sheet, in particular, to a heat radiation sheet using graphene and a method of manufacturing the same. The present invention, in the heat dissipation sheet, having a first surface and a second surface, the heat dissipation layer comprising graphene and a strength reinforcing material; An adhesive layer positioned on the first surface of the heat dissipation layer; And a protective layer positioned on the second surface of the heat dissipation layer.

Description

방열 시트 및 그 제조 방법 {Heat discharging sheet and method for manufacturing the same}Heat discharging sheet and method for manufacturing the same}

본 발명은 방열 시트에 관한 것으로 특히, 그래핀을 이용한 방열 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat radiation sheet, in particular, to a heat radiation sheet using graphene and a method of manufacturing the same.

탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.Materials composed of carbon atoms include fullerene, carbon nanotubes, graphene, and graphite. Among them, graphene is a structure in which carbon atoms are formed in a single layer on a two-dimensional plane.

특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.In particular, graphene is not only very stable and excellent in electrical, mechanical, and chemical properties, but also as an excellent conductive material, it can move electrons much faster than silicon and allow a much larger current to flow than copper. As the method of separating was discovered, it was proved through experiments, and many studies are being conducted to date.

이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.Such graphene can be formed in a large area, has electrical, mechanical, and chemical stability, as well as excellent conductivity properties, and thus is attracting attention as a basic material for electronic circuits.

또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.In addition, since the electrical properties of graphene can generally change according to the crystal orientation of graphene of a given thickness, a user can express electrical properties in a selected direction, and accordingly, a device can be easily designed. Therefore, graphene can be effectively used in carbon-based electric or electromagnetic devices.

이와 같이, 그래핀은 열전도 특성이 우수하므로 열을 방출하는 방열 재료에 응용될 수 있다.As described above, since graphene has excellent heat conduction properties, it can be applied to a heat dissipating material that emits heat.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달하여 방출할 수 있는 방열 시트를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a heat dissipation sheet capable of effectively transferring and discharging heat generated from a heat source.

또한, 그래핀의 강도를 보강하여 견고한 구조를 가지는 방열 시트 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, it is intended to provide a heat dissipating sheet having a solid structure and a method of manufacturing the same by reinforcing the strength of graphene.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 방열 시트에 있어서, 제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 강도 보강재를 포함하는 방열층; 상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및 상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성될 수 있다.As a first point of view for achieving the above technical problem, the present invention provides a heat radiation sheet, comprising: a heat radiation layer having a first surface and a second surface, and comprising graphene and a strength reinforcing material; An adhesive layer positioned on the first surface of the heat dissipation layer; And a protective layer positioned on the second surface of the heat dissipation layer.

여기서, 강도 보강재는, 탄소 나노 튜브 및 탄소 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the strength reinforcing material may include at least one of carbon nanotubes and carbon fibers.

이러한 강도 보강재의 함량은 1 내지 50 wt%이고, 상기 그래핀의 함량은 50 내지 99 wt%일 수 있다.The content of the strength reinforcing material may be 1 to 50 wt%, and the content of graphene may be 50 to 99 wt%.

여기서, 점착층 및 보호층 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료를 포함할 수 있다.Here, at least one of the adhesive layer and the protective layer may include a heat conductive material.

이러한 열전도 재료는, 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Such a thermally conductive material may include at least one of graphene, inorganic material, metal, and graphite.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 방열 시트의 제조 방법에 있어서, 강도 보강재 및 그래핀 재료를 준비하는 단계; 상기 강도 보강재 및 그래핀 재료를 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조하는 단계; 및 상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.As a second point of view for achieving the above technical problem, the present invention provides a method for manufacturing a heat dissipating sheet, comprising: preparing a strength reinforcing material and a graphene material; Preparing a dispersion solution by dispersing the strength reinforcing material and the graphene material in a solution; And rolling the dispersion solution after drying.

여기서, 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 체를 이용하여 상기 분산 용액을 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of drying and then rolling the dispersion solution may include filtering the dispersion solution using a sieve.

또한, 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 상기 분산 용액을 기재에 코팅하는 단계; 상기 코팅을 건조시키는 단계; 및 상기 코팅을 기재와 함께 압연하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of rolling the dispersion solution after drying may include coating the dispersion solution on a substrate; Drying the coating; And it may include the step of rolling the coating together with the substrate.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.

먼저, 본 발명의 방열 시트는 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 효율적으로 방출될 수 있도록 한다.First, the heat dissipation sheet of the present invention is attached to a heat source so that heat generated from the heat source can be efficiently discharged.

구체적으로, 방열 시트에 포함된 방열층은 점착층에 의하여 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 방출하도록 하며, 이때, 점착층은 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열이 방열층으로 전달되도록 할 수 있다.Specifically, the heat dissipation layer included in the heat dissipation sheet is attached to a heat source by an adhesive layer to release heat generated from the heat source, and at this time, the adhesive layer is attached to the heat source so that heat generated from the heat source is transferred to the heat dissipation layer. I can.

방열층은 그래핀을 포함하여 열을 특히 측 방향으로 방출할 수 있어서 열원에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.The heat dissipation layer includes graphene and can emit heat particularly in the lateral direction, so that heat generated from the heat source can be more effectively released.

또한, 이러한 그래핀은 구조적으로 강도가 약할 수 있으나, 여기에 강도 보강층을 추가하여 방열층의 강도를 보강할 수 있고, 이러한 강도가 보강된 방열층은 찢어짐, 접힘, 주름 등의 발생에 대하여 대항할 수 있는 내구성을 가질 수 있다.In addition, although the strength of the graphene may be structurally weak, the strength of the heat dissipation layer can be reinforced by adding a strength reinforcing layer thereto. You can have the durability you can.

한편, 방열층에 포함되는 그래핀은 수평 방향으로의 열전도가 우수하고, 그래핀 사이에 위치하는 강도 보강층은 그래핀의 각 층을 통하여 열전도가 이루어지도록 연결하여 구조를 이루어 수직 방향의 열전도를 향상시킬 수 있다.On the other hand, the graphene contained in the heat dissipation layer has excellent heat conduction in the horizontal direction, and the strength reinforcing layer positioned between the graphenes is connected to conduct heat conduction through each layer of graphene to improve the heat conduction in the vertical direction. I can make it.

도 1은 그래핀을 이용한 방열 시트의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 그래핀을 이용한 방열 시트의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 방열 시트가 열원에 부착되어 열이 방출되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 방열 시트를 응용하는 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 방열 시트가 열원으로서 태양 전지에 이용되는 예를 도시하는 개략도이다.
도 6은 방열 시트가 열원으로서 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 예를 도시하는 개략도이다.
도 7 내지 도 10은 방열 시트의 방열층을 제작하는 과정을 나타내는 개략도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a heat radiation sheet using graphene.
2 is a cross-sectional view showing another example of a heat dissipation sheet using graphene.
3 is a schematic diagram showing a state in which heat is released by attaching a heat radiation sheet to a heat source.
4 is a schematic diagram showing an example in which a heat radiation sheet is applied.
5 is a schematic diagram showing an example in which a heat dissipation sheet is used as a heat source in a solar cell.
6 is a schematic diagram showing an example in which a heat dissipation sheet is used as a heat source in a light emitting diode lighting device.
7 to 10 are schematic diagrams showing a process of manufacturing a heat radiation layer of a heat radiation sheet.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.While the present invention allows various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and shown in the drawings, and will be described in detail below. However, it is not intended to limit the present invention to the particular form disclosed, but rather the present invention encompasses all modifications, equivalents and substitutions consistent with the spirit of the present invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.When an element such as a layer, region or substrate is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may exist directly on another element or there may be intermediate elements between them. .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, these elements, components, regions, layers and/or regions It will be understood that it should not be limited by these terms.

도 1은 방열 시트의 일례를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing an example of a heat radiation sheet.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 방열 시트(100)는, 제1면(13) 및 제 2면(14)을 가지는 방열층(10)이 구비된다. As shown in FIG. 1, the heat radiation sheet 100 is provided with a heat radiation layer 10 having a first surface 13 and a second surface 14.

이러한 방열층(10)은 그래핀(11)과 강도 보강재(12)를 포함하여 이루어질 수 있다.The heat dissipation layer 10 may include graphene 11 and a strength reinforcing material 12.

방열층(10)에 포함되는 그래핀(11)은 다층의 층상 구조를 이루는데 이러한 방열층(10)은 강도가 약할 수 있어, 열원에 부착시 방열층(10)의 강도를 보강하기 위한 강도 보강재(12)가 포함될 수 있다.The graphene 11 included in the heat dissipation layer 10 forms a multi-layered layered structure, and the heat dissipation layer 10 may have weak strength, so when attached to a heat source, the strength to reinforce the strength of the heat dissipation layer 10 A stiffener 12 may be included.

이러한 강도 보강재(12)는, 탄소 나노 튜브 및 탄소 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The strength reinforcing material 12 may include at least one of carbon nanotubes and carbon fibers.

이와 같은 강도 보강재(12)의 함량은 1 내지 50 wt%이고, 그래핀(11)의 함량은 50 내지 99 wt%로 구성될 수 있다.The content of the strength reinforcing material 12 may be 1 to 50 wt%, and the content of graphene 11 may be 50 to 99 wt%.

또한, 위에서 언급한 바와 같이, 그래핀(11)은 2차원 층상 구조를 이루는데, 강도 보강재(12)는 이러한 층상 구조를 이루는 그래핀(11)의 사이 사이에 분포하여 그래핀(11) 각 층을 통한 열 전도를 매개할 수도 있다.In addition, as mentioned above, the graphene 11 forms a two-dimensional layered structure, and the strength reinforcing material 12 is distributed between the graphenes 11 forming such a layered structure, so that each graphene 11 It can also mediate heat conduction through the layer.

따라서, 그래핀(11)의 적층 구조 사이에 강도 보강재(12)가 분포할 수 있다.Accordingly, the strength reinforcing material 12 may be distributed between the stacked structures of the graphene 11.

이때, 방열층(10)은 열전도의 특성을 주로 가지므로 열전도도가 우수한 그래핀(11)이 주재료로 이용될 수 있다.At this time, since the heat dissipation layer 10 mainly has a characteristic of thermal conductivity, graphene 11 having excellent thermal conductivity may be used as a main material.

방열층(10)의 두께는 5 내지 100 ㎛일 수 있으며, 이러한 두께를 이루도록 그래핀(11)과 강도 보강재(12)를 함께 적층하여 구성할 수 있다.The heat dissipation layer 10 may have a thickness of 5 to 100 μm, and the graphene 11 and the strength reinforcing material 12 may be stacked together to achieve this thickness.

한편, 방열층(10)의 제1면(13)에는, 열원(200; 도 3 참고)에 부착되는 점착층(20)이 위치할 수 있다.Meanwhile, on the first surface 13 of the heat dissipation layer 10, an adhesive layer 20 attached to the heat source 200 (see FIG. 3) may be positioned.

이와 같은 점착층(20)은, 열원과의 부착 특성뿐 아니라 열원과의 간격을 최소화하면서 열원에서 발생하는 열을 방열층(10)으로 효과적으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.Such an adhesive layer 20 may play a role of effectively transferring heat generated from the heat source to the heat dissipating layer 10 while minimizing the distance between the heat source and the heat source as well as adhesion properties to the heat source.

이러한 점착층(20)의 모체는 주로 고분자 계열의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The parent body of the adhesive layer 20 may mainly use a polymer-based material, but is not limited thereto.

점착층(20)의 모체로 고분자 물질을 이용하는 경우에는 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고분자 수지 등의 각종 고분자 수지가 이용될 수 있다.When a polymer material is used as the matrix of the adhesive layer 20, various polymer resins such as polyurethane resin, epoxy resin, acrylic resin, and polymer resin may be used.

여기서, 점착층(20)은 두께가 수십 nm에서 수백 ㎛의 범위를 가질 수 있으며, 효과적인 열의 방출 및 열원과의 접착을 위하여 두께가 5 내지 100 ㎛일 수 있다.Here, the adhesive layer 20 may have a thickness ranging from several tens of nm to several hundreds of µm, and may have a thickness of 5 to 100 µm for effective heat emission and adhesion with a heat source.

보다 상세하게는, 점착층(20)이 5 내지 20 ㎛의 두께를 가질 때, 최적의 효과를 발휘할 수 있다.More specifically, when the adhesive layer 20 has a thickness of 5 to 20 µm, an optimum effect can be exhibited.

또한, 방열층(10)의 제2면(14)에는 이 방열층(10)을 보호하기 위한 보호층(30)이 위치할 수 있다.In addition, a protective layer 30 for protecting the heat radiation layer 10 may be positioned on the second surface 14 of the heat radiation layer 10.

이러한 보호층(30)은 방열층(10)을 이루는 물질의 탈락을 방지하기 위하여 방열층(10) 상에 코팅하여 구성될 수 있다. The protective layer 30 may be formed by coating on the heat radiation layer 10 in order to prevent the material forming the heat radiation layer 10 from falling off.

그러나, 이러한 탈락 방지 특성 이외에도 방사 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경우에 따라, 절연 특성을 향상시킬 수 있다.However, in addition to such drop-out prevention properties, it is possible to improve radiation properties. In addition, in some cases, insulating properties can be improved.

즉, 이러한 보호층(30)은 방열층(10)을 통하여 전달된 열이 외부로 효과적으로 방사될 수 있는 특성을 가질 수 있다.That is, the protective layer 30 may have a characteristic that heat transferred through the heat dissipation layer 10 can be effectively radiated to the outside.

이러한 보호층(30)은 주로 고분자 계열의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The protective layer 30 may mainly use a polymer-based material, but is not limited thereto.

보호층(30)으로 고분자 물질을 이용하는 경우에는 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고분자 수지, PET, PT 등의 각종 고분자 수지가 이용될 수 있다.When a polymer material is used as the protective layer 30, various polymer resins such as polyurethane resin, epoxy resin, acrylic resin, polymer resin, PET, PT, etc. may be used.

이와 같은, 보호층(30)은 방열층(10)의 보호성 및 외부로 열의 방사를 고려하여, 두께가 수십 nm에서 수백 ㎛의 범위를 가질 수 있으며, 효과적인 열의 방출 및 열원과의 접착을 위하여 두께가 5 내지 100 ㎛일 수 있다.As such, the protective layer 30 may have a thickness ranging from several tens of nm to several hundred µm in consideration of the protection of the heat dissipation layer 10 and the radiation of heat to the outside, and for effective heat emission and adhesion with a heat source The thickness may be 5 to 100 μm.

보다 상세하게는, 보호층(30)이 5 내지 20 ㎛의 두께를 가질 때, 최적의 효과를 발휘할 수 있다.In more detail, when the protective layer 30 has a thickness of 5 to 20 μm, an optimum effect can be exhibited.

한편, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 열전도의 향상을 위하여, 점착층(20) 및 보호층(30) 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료(21, 31)가 포함될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 2, in order to improve thermal conduction, at least one of the adhesive layer 20 and the protective layer 30 may include thermally conductive materials 21 and 31.

점착층(20)에 열전도 재료(21)가 포함되는 경우에, 열원에서 발생되는 열이 점착층(20)을 통하여 더 효과적으로 방열층(10)으로 전달될 수 있도록 할 수 있다.When the heat conductive material 21 is included in the adhesive layer 20, heat generated from the heat source may be more effectively transferred to the heat dissipation layer 10 through the adhesive layer 20.

이러한 열전도 재료(21)는 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The thermally conductive material 21 may include at least one of graphene, inorganic material, metal, and graphite.

보다 상세하게, 이러한 열전도 재료(21)는, 그래핀 외에, Cu 및 Al과 같은 금속, BN, AiN, Al2O3 및 MgO와 같은 무기물, 그라파이트(graphite)를 포함할 수 있으며, 그 외에도 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT)를 포함할 수 있다.In more detail, the thermally conductive material 21 may include, in addition to graphene, metals such as Cu and Al, inorganic substances such as BN, AiN, Al 2 O 3 and MgO, graphite, in addition to carbon It may include a carbon nano tube (CNT).

이와 같이, 점착층(20)에 열전도 재료(21)가 포함되는 경우에, 이러한 열전도 재료(21)는, 점착층(20)을 이루는 고분자 재료에 중량비 10 내지 90 wt%로 혼합되어 구성될 수 있다.As described above, when the adhesive layer 20 includes the thermally conductive material 21, the thermally conductive material 21 may be formed by mixing with a polymer material forming the adhesive layer 20 in a weight ratio of 10 to 90 wt%. have.

또한, 보호층(30)에도 열전도 재료(31)가 포함될 수 있으며, 이러한 열전도 재료(31)는 보호층(30)을 통한 열의 전도성을 더 향상시킬 수 있다.In addition, the thermally conductive material 31 may be included in the protective layer 30, and the thermally conductive material 31 may further improve thermal conductivity through the protective layer 30.

따라서, 이러한 보호층(30)에 포함된 열전도 재료(31)는 보호층(20)을 통하여 열이 더욱 효과적으로 방출되거나 외부와 열교환이 일어날 수 있도록 할 수 있다.Accordingly, the heat conductive material 31 included in the protective layer 30 may allow heat to be more effectively discharged through the protective layer 20 or heat exchange with the outside.

이러한 열전도 재료(31)는 점착층(20)에 포함되는 열전도 재료(21)와 동일한 사항이 적용될 수 있다.The heat conductive material 31 may have the same matters as the heat conductive material 21 included in the adhesive layer 20.

도 3은 방열 시트가 열원에 부착되어 열이 방출되는 상태를 개략적으로 나타내고 있다.3 schematically shows a state in which a heat dissipation sheet is attached to a heat source and heat is released.

위에서 언급한 바와 같이, 방열 시트(100)는 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열을 효율적으로 방출될 수 있도록 한다.As mentioned above, the heat dissipation sheet 100 is attached to the heat source 200 so that heat generated from the heat source 200 can be efficiently discharged.

그래핀(11)과 금속 입자(12)를 포함하는 방열층(10)은 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열을 방출하도록 하며, 이때, 점착층(20)은 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열이 방열층(10)으로 효과적으로 전달되도록 할 수 있다.The heat dissipation layer 10 including the graphene 11 and the metal particles 12 is attached to the heat source 200 to release heat generated from the heat source 200, and at this time, the adhesive layer 20 is a heat source ( It is attached to 200 so that heat generated from the heat source 200 is effectively transferred to the heat dissipating layer 10.

위에서 언급한 바와 같이, 그래핀(11)은 탄소 원자들이 육각 구조의 단일 층으로 이루어진 물질로서, 평면 쪽에는 파이 전자가 풍부하여 열전도도와 전기 전도도가 매우 우수한 물질이다.As mentioned above, graphene 11 is a material composed of a single layer of a hexagonal structure of carbon atoms, and is a material having excellent thermal conductivity and electrical conductivity due to the abundance of pi electrons on the plane side.

이와 같은 그래핀(11)은 열전도도가 3000 내지 5000 W/mK 정도로 매우 높으므로, 방열층(10)을 통하여 열원으로부터 전달되는 열을 효과적으로 방출할 수 있으며, 특히 측 방향으로 방출될 수 있도록 할 수 있다.Since the graphene 11 has a very high thermal conductivity of about 3000 to 5000 W/mK, the heat transferred from the heat source through the heat dissipation layer 10 can be effectively discharged, and in particular, it can be released in the lateral direction. I can.

그래핀(11)은 산화 그래핀으로부터 얻어지는 분말을 적층 및 압축하여 제조하므로 이방성 배열을 갖게 되어 수평 방향으로의 열전도도는 300 내지 1000 W/mK로서 매우 우수하다.Graphene 11 is produced by laminating and compressing powder obtained from graphene oxide, so it has an anisotropic arrangement, and the thermal conductivity in the horizontal direction is very excellent as 300 to 1000 W/mK.

그러나 이러한 그래핀(11)은 박형으로 얇고 강도가 약하여 열원(200)에 부착시 방열층(10)의 찢어짐, 접힘, 주름 등의 불량 현상들이 발생할 가능성이 있다. 또한, 이러한 현상으로 인하여 제품 제조시에 많은 손실이 발생할 수 있다.However, since the graphene 11 is thin, thin, and weak in strength, when attached to the heat source 200, defects such as tearing, folding, and wrinkles of the heat dissipating layer 10 may occur. In addition, due to this phenomenon, a lot of losses may occur during product manufacturing.

이러한 현상의 발생을 해결하기 위하여 선형의 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT) 또는 탄소 섬유와 같은 강도 보강재(12)를 첨가하여 강도를 향상시킬 수 있는 것이다.In order to solve the occurrence of this phenomenon, the strength may be improved by adding a strength reinforcing material 12 such as a linear carbon nano tube (CNT) or carbon fiber.

더욱이, 그래핀(11) 사이에 위치하는 강도 보강재(12)는 그래핀(11)의 각 층을 통하여 열전도가 이루어지도록 연결하여 구조를 이룰 수 있으며, 따라서, 수직 방향으로의 열전도도가 크게 향상될 수 있다.Moreover, the strength reinforcing material 12 positioned between the graphenes 11 can be connected to achieve heat conduction through each layer of the graphene 11 to form a structure, and thus, the thermal conductivity in the vertical direction is greatly improved. Can be.

즉, 그래핀(11)의 수직 방향의 열전도도는 2 내지 5 W/mK로서 수평 방향의 열전도도에 비하여 상대적으로 낮으나, 강도 보강재(12)는 그래핀(11)의 층과 층 사이에 위치하여 이러한 수직 방향의 열전도도를 보강할 수 있다.That is, the thermal conductivity of the graphene 11 in the vertical direction is 2 to 5 W/mK, which is relatively low compared to the thermal conductivity in the horizontal direction, but the strength reinforcing material 12 is located between the layer and the layer of the graphene 11 Thus, the thermal conductivity in the vertical direction can be reinforced.

위에서 설명한 바와 같이, 강도 보강재(12)로 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT) 또는 탄소 섬유를 이용할 경우, 이러한 강도 보강재(12)와 그래핀(11)의 연결 구조에 의하여 수직 방향의 열전도도는 1 내지 10 W/mK 정도 향상될 수 있다.As described above, when a carbon nano tube (CNT) or carbon fiber is used as the strength reinforcing material 12, thermal conductivity in the vertical direction due to the connection structure between the strength reinforcing material 12 and the graphene 11 May be improved by about 1 to 10 W/mK.

한편, 위에서 언급한 바와 같이, 점착층(20)에 열전달 재료(21)가 포함되는 경우에는 이러한 열전달 재료(21)의 열전도성이 우수하므로 열원(200)에서 발생하는 열이 더욱 효과적으로 방열층(10)으로 전달될 수 있다.On the other hand, as mentioned above, when the heat transfer material 21 is included in the adhesive layer 20, since the heat transfer material 21 has excellent thermal conductivity, the heat generated from the heat source 200 is more effectively used in the heat dissipation layer ( 10) can be delivered.

방열층(10)은 열을 특히 측 방향으로 방출할 수 있어서 열원(200)에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.The heat dissipation layer 10 can emit heat in particular in the lateral direction, so that heat generated from the heat source 200 can be more effectively released.

이때, 보호층(30)까지 전달된 열은 이 보호층(30)을 통하여 외부로 방출될 수 있다.At this time, heat transferred to the protective layer 30 may be discharged to the outside through the protective layer 30.

또한, 보호층(30)에 열전달 재료(31)가 포함되는 경우에는 이러한 열전달 재료(31)의 열전도성이 우수하므로 이 보호층(30)을 통하여 효과적으로 방출될 수 있는 것이다.In addition, when the heat transfer material 31 is included in the protective layer 30, since the heat transfer material 31 has excellent thermal conductivity, it can be effectively discharged through the protective layer 30.

또한, 외기로부터 이 보호층(30)을 통한 열 교환 작용도 함께 일어날 수 있다.In addition, heat exchange through the protective layer 30 from outside air may also occur.

통상, 점착층(20)과 보호층(30)에는 열전도도 향상을 위하여 산화물 필러가 포함되었으나, 이러한 산화물 필러는 무게가 무겁고 열전도도가 낮아, 열전도도를 일정 정도로 향상시키기 위해서는 고함량을 첨가하여야 하므로 수 내지 수십 ㎛ 정도의 두께를 가지는 제품에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.Typically, an oxide filler is included in the adhesive layer 20 and the protective layer 30 to improve thermal conductivity, but these oxide fillers are heavy in weight and have low thermal conductivity, so a high content must be added to improve thermal conductivity to a certain extent. Therefore, there is a problem that it is difficult to apply to products having a thickness of several to tens of µm.

그러나 위에서 설명한 열전달 재료(21, 31)를 포함하는 점착층(20) 또는 보호층(30)은 이러한 문제점 없이 더욱 효과적으로 열을 전달하거나 방사할 수 있는 것이다.However, the adhesive layer 20 or the protective layer 30 including the heat transfer materials 21 and 31 described above can more effectively transfer or radiate heat without such a problem.

도 4에서는 방열 시트를 응용하는 일례로서, 평판 디스플레이를 이용하는 티브이(TV)와 같은 응용 제품에 방열 시트(100)가 이용되는 예를 나타내고 있다.In FIG. 4, as an example of applying the heat dissipation sheet, an example in which the heat dissipation sheet 100 is used in an application product such as a TV using a flat panel display is shown.

도 4에서는, 열원으로서의 구동부(200)에 방열 시트(100)가 부착되고, 방열 시트(100) 상에는 디스플레이 패널(300)이 위치하는 상태를 나타내고 있다.In FIG. 4, the heat dissipation sheet 100 is attached to the driving unit 200 as a heat source, and the display panel 300 is positioned on the heat dissipation sheet 100.

구동부(200)에는 보통 알루미늄(SUS) 프레임과 같은 금속 프레임이 구비되는데, 방열 시트(100)는 이러한 금속 프레임에 부착될 수 있다.The driving unit 200 is usually provided with a metal frame such as an aluminum (SUS) frame, and the heat dissipation sheet 100 may be attached to this metal frame.

이러한 금속 프레임은 구동부(200)에서 발생하는 열이 수평 방향으로는 잘 퍼지지 않고 진행방향으로 열을 전달하는 특성이 있다. 따라서, 구동부(200)로부터 전달되는 열은 방열 시트(100)를 통하여 수평 방향으로 퍼지게 되어 방출될 수 있다.Such a metal frame has a characteristic that heat generated by the driving unit 200 does not spread well in the horizontal direction and transfers heat in the traveling direction. Accordingly, heat transferred from the driving unit 200 may be dissipated by being spread in a horizontal direction through the heat dissipation sheet 100.

도 4와 같은 구성에서는, 방열 시트(100)에서 디스플레이 패널(300) 측으로 열이 방출되지 않고 측 방향으로 방출될 수 있는 것이다.In the configuration as shown in FIG. 4, heat may not be radiated from the heat dissipation sheet 100 toward the display panel 300 but may be radiated in a lateral direction.

이때, 디스플레이 패널(300)에서 방출되는 열도 방열 시트(100)을 통하여 방출될 수도 있음은 물론이다.At this time, it goes without saying that heat emitted from the display panel 300 may also be radiated through the heat dissipation sheet 100.

한편, 도 5 및 도 6에서 도시하는 바와 같이, 이와 같은 방열 시트(100)는 태양 전지 및 발광 다이오드 조명 장치에도 이용될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 5 and 6, the heat dissipation sheet 100 may be used for solar cells and light emitting diode lighting devices.

도 5에서는 위에서 설명한 방열 시트(100)가 열원(200)으로서 태양 전지에 이용되는 예를 도시하고 있다.5 shows an example in which the heat dissipation sheet 100 described above is used as the heat source 200 in a solar cell.

이러한 태양 전지는 태양 전지 셀(solar cell; 210)이 하부 완층부재(220)와 상부 완충부재(230) 사이에 구비되며, 이러한 태양 전지 셀(210)은 투명 기판(240)을 통하여 유입된 빛을 전기 에너지로 전환하게 된다.In such a solar cell, a solar cell 210 is provided between the lower full layer member 220 and the upper buffer member 230, and the solar cell 210 is light introduced through the transparent substrate 240. Is converted into electrical energy.

이와 같은 빛 에너지가 전기 에너지로 전환되는 에너지의 전환 과정은 효율이 한계가 있어서, 이러한 에너지의 일정 정도는 열로 방출될 수 있다.The conversion process of energy in which light energy is converted into electric energy has a limit in efficiency, so a certain degree of this energy may be released as heat.

따라서, 이러한 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 하는 것이 중요한데, 이대, 하부 완충부재(220)의 하측에 방열 시트(100)를 부착함으로써, 이러한 에너지 전환 과정에서 발생할 수 있는 열이 방열 시트(100)를 통하여 효과적으로 방출될 수 있도록 하는 것이다.Therefore, it is important to be able to effectively dissipate such heat. By attaching the heat dissipation sheet 100 to the lower side of the lower buffer member 220, the heat that can be generated in the energy conversion process is transferred to the heat dissipation sheet 100. It is to be able to be effectively released through.

도 6에서는 방열 시트가 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 예를 나타내고 있다.6 shows an example in which the heat dissipation sheet is used in a light emitting diode lighting device.

발광 다이오드는 최근 이용이 급증하고 있으며, 특히, 기존의 형광등 및 백열등과 같은 램프를 대체할 수 있는 램프 및 이를 이용한 조명 장치로서 응용되고 있다.The use of light-emitting diodes is increasing rapidly in recent years, and in particular, they are applied as lamps that can replace conventional fluorescent lamps and lamps such as incandescent lamps, and lighting devices using the same.

이러한 발광 다이오드는 태양 전지와 반대로 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하는 역할을 하게 되며, 이 경우에도 에너지의 전환 과정은 효율이 한계가 있어서, 이러한 에너지의 일정 정도는 열로 방출될 수 있다.In contrast to the solar cell, the light emitting diode serves to convert electrical energy into light energy. Even in this case, the energy conversion process has a limit in efficiency, and thus a certain amount of this energy may be released as heat.

따라서, 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 발광 다이오드 패키지(250)의 하측에 방열 시트(100)를 부착함으로써 발광 다이오드 패키지(250)에서 방출되는 열을 효과적으로 방출시키는 것이 중요할 수 있다.Accordingly, it may be important to effectively dissipate heat emitted from the LED package 250 by attaching the heat dissipation sheet 100 to the lower side of the LED package 250 used in the LED lighting device.

이는, 열의 방출에 의하여 발광 다이오드 칩의 수명을 연장시킬 수 있고, 조명 장치에서 발생하는 전체적인 열을 감소시킬 수 있기 때문이다.This is because it is possible to extend the life of the light emitting diode chip by dissipating heat and to reduce overall heat generated from the lighting device.

이러한 발광 다이오드 패키지(250)는 케이스(260)에 장착되고, 이 발광 다이오드 패키지(250) 상에는 렌즈부(270) 및 광 가이드부(280)가 구비되어, 전방 측으로는 열이 잘 방출되기 어려운 구조이다.The light emitting diode package 250 is mounted on the case 260, and the lens unit 270 and the light guide unit 280 are provided on the light emitting diode package 250, so that heat is difficult to emit well from the front side. to be.

따라서, 발광 다이오드 패키지(250)의 하측을 열적으로 연결하여 방열 시트(100)를 구비할 수 있는 것이다.Accordingly, the lower side of the light emitting diode package 250 may be thermally connected to provide the heat dissipation sheet 100.

이때, 발광 다이오드 패키지(250)는 하측에 히트 싱크를 구비하는 경우가 많으므로, 이러한 히트 싱크에 방열 시트(100)를 직접 부착할 수 있다.At this time, since the light emitting diode package 250 often includes a heat sink on the lower side, the heat dissipation sheet 100 may be directly attached to the heat sink.

한편, 그 외에도 열이 발생될 수 있는 곳이라면 어느 곳에라도 방열 시트(100)가 부착되어 이용될 수 있는 것이다.Meanwhile, in addition to that, the heat dissipation sheet 100 may be attached and used anywhere in the place where heat may be generated.

이와 같이, 그래핀(11) 및 금속 입자(12)를 포함하는 방열 시트(100)의 방열층(10)은 금속 입자(12) 및 그래핀 재료의 분산 용액을 이용하여 제작할 수 있다.In this way, the heat dissipation layer 10 of the heat dissipation sheet 100 including the graphene 11 and the metal particles 12 may be manufactured using the metal particles 12 and a dispersion solution of the graphene material.

이하, 도 7 내지 도 10을 참고하여 방열 시트(100)의 방열층(10)의 제조 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the heat radiation layer 10 of the heat radiation sheet 100 will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 10.

먼저, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)를 준비하여 이를 용기(40)에 담긴 용액에 분산시켜 분산 용액(50)을 제조한다.First, as shown in FIG. 7, a graphene material 11a and a strength reinforcing material 12a are prepared and dispersed in a solution contained in a container 40 to prepare a dispersion solution 50.

위에서 언급한 바와 같이, 그래핀 재료(11a)는 산화 그래핀을 환원하여 제작할 수 있다.As mentioned above, the graphene material 11a can be produced by reducing graphene oxide.

산화 그래핀은 탄소 입자가 산에 의하여 산화된 상태를 말한다. 산화 그래핀은 보통 흑연을 황산과 같은 강산에 의하여 산화시킴으로써 제조할 수 있다. 경우에 따라 황산에 과산화수소수가 섞인 물질이 산화에 이용될 수 있다.Graphene oxide refers to a state in which carbon particles are oxidized by an acid. Graphene oxide can usually be prepared by oxidizing graphite with a strong acid such as sulfuric acid. In some cases, a substance in which sulfuric acid and hydrogen peroxide water are mixed may be used for oxidation.

흑연은 판상 구조를 가지며, 이러한 흑연에 강산을 가하면 산화되는데, 이러한 흑연을 화학적으로 작은 입자 상태로 제조된 상태가 산화 그래핀(Graphene oxide)이다.Graphite has a plate-like structure, and is oxidized when a strong acid is added to such graphite, and graphene oxide is a state in which such graphite is chemically manufactured in a small particle state.

산화 그래핀은 전기가 통하지 않는 부도체 특성과 수십 W/mK의 열전도도를 가지므로, 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달할 수 있다.Since graphene oxide has a nonconducting property and a thermal conductivity of several tens of W/mK, it can effectively transfer heat generated from a heat source.

상술한 바와 같이, 이와 같은 산화 그래핀은 환원 과정을 거쳐 그래핀 재료(11a)로 제작될 수 있다.As described above, the graphene oxide may be made of a graphene material 11a through a reduction process.

한편, 이러한 그래핀 재료(11a) 또는 강도 보강재 재료(12a)를 점착층(20) 및 보호층(30)에 포함되는 열전달 재료(21, 31)로서 이용될 수도 있다.Meanwhile, the graphene material 11a or the strength reinforcing material 12a may be used as the heat transfer materials 21 and 31 included in the adhesive layer 20 and the protective layer 30.

다음에는, 위와 같은 과정으로 제작된 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)가 분산된 분산 용액(50)을 건조 후 압연하는 과정으로 방열층(10)을 제조할 수 있다.Next, the heat dissipation layer 10 may be manufactured by drying and then rolling the dispersion solution 50 in which the graphene material 11a and the strength reinforcing material 12a prepared by the above process are dispersed.

이러한 분산 용액(50)을 건조하여 막을 제작하는 과정은 아래와 같이, 크게 두 가지 방법으로 가능하다.The process of drying the dispersion solution 50 to prepare a film is possible in two ways, as follows.

먼저, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 이와 같이 제작된 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)가 분산된 분산 용액(50)을 기재(60)에 코팅하여 막(51)을 제작하는 과정을 수행한다.First, as shown in FIG. 8, the graphene material 11a and the strength reinforcing material 12a prepared as described above are dispersed by coating the dispersion solution 50 on the substrate 60 to prepare the film 51. Carry out the process.

다른 방법으로는, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)가 분산된 분산 용액(50)을 채(70)를 이용하여 여과시킴으로써 막(51)을 제작할 수 있다.As another method, as shown in FIG. 9, the film 51 is prepared by filtering the dispersion solution 50 in which the graphene material 11a and the strength reinforcing material 12a are dispersed using a sieve 70. I can.

이와 같이, 분산 용액(50)을 이용하여 막(51)을 제작한 이후에는, 도 10에서 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 롤러를 이용하여 압연함으로써 방열층(10)을 제작할 수 있는 것이다.In this way, after the film 51 is produced using the dispersion solution 50, as shown in FIG. 10, the heat dissipating layer 10 can be produced by rolling using a pair of rollers.

이러한 압연 과정에서 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)는 서로 섞여서 그래핀(11)의 다층 구조 사이에 강도 보강재(12)가 층 사이를 연결하여 분포하는 구조를 이루게 된다.In this rolling process, the graphene material 11a and the strength reinforcing material 12a are mixed with each other to form a structure in which the strength reinforcing material 12 connects and distributes between the multilayer structures of the graphene 11.

이와 같은 과정에서 제작된 방열층(10)의 제1면과 제2면에 각각 점착층(20)과 보호층(30)을 부착하거나 직접 형성하면 도 1에서 도시하는 바와 같은 방열 시트(100)를 제작할 수 있는 것이다.If the adhesive layer 20 and the protective layer 30 are attached or directly formed on the first and second surfaces of the heat dissipation layer 10 produced in this process, the heat dissipation sheet 100 as shown in FIG. 1 Can be produced.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are only presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those of ordinary skill in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

10: 방열층 11: 그래핀
12: 강도 보강재 13: 제1면
14: 제2면 20: 점착층
21: 열전달 재료 30: 보호층
31: 열전달 재료 100: 방열 시트
200: 열원, 구동부 300: 디스플레이 패널10: heat dissipation layer 11: graphene
12: strength reinforcing material 13: first side
14: second side 20: adhesive layer
21: heat transfer material 30: protective layer
31: heat transfer material 100: heat dissipation sheet
200: heat source, driving unit 300: display panel

Claims (8)

방열 시트에 있어서,
제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 강도 보강재를 포함하는 방열층;
상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및
상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성되고,
상기 강도 보강재는, 선형의 탄소 나노 튜브를 포함하고,
상기 강도 보강재는, 층상 구조를 이루는 상기 그래핀의 사이 사이에 분포하여 그래핀 각 층을 통한 열 전도를 매개하고,
상기 방열층의 두께는 5 내지 100㎛이고, 상기 방열층은 상기 두께를 이루도록 상기 다수의 적층된 그래핀과 강도 보강재를 함께 적층하여 구성하고, 상기 선형의 탄소 나노 튜브는 상기 다수의 적층된 그래핀 사이에 평행한 방향으로 구비되는 것을 특징으로 하는 방열 시트.In the heat dissipation sheet,
A heat dissipating layer having a first surface and a second surface and including graphene and a strength reinforcing material;
An adhesive layer positioned on the first surface of the heat dissipation layer; And
And a protective layer positioned on the second surface of the heat dissipation layer,
The strength reinforcing material includes a linear carbon nanotube,
The strength reinforcing material is distributed between the graphene forming a layered structure to mediate heat conduction through each graphene layer,
The heat dissipation layer has a thickness of 5 to 100 μm, and the heat dissipation layer is configured by stacking the plurality of stacked graphene and strength reinforcing material together to achieve the thickness, and the linear carbon nanotube is the plurality of stacked graphene. Heat radiation sheet, characterized in that provided in a direction parallel between the fins. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 강도 보강재의 함량은 1 내지 50 wt%이고, 상기 그래핀의 함량은 50 내지 99 wt%인 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat dissipation sheet according to claim 1, wherein the content of the strength reinforcing material is 1 to 50 wt%, and the content of graphene is 50 to 99 wt%. 제1항에 있어서, 상기 점착층 및 보호층 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat dissipation sheet according to claim 1, wherein at least one of the adhesive layer and the protective layer contains a thermally conductive material. 제4항에 있어서, 상기 열전도 재료는, 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat dissipation sheet according to claim 4, wherein the thermally conductive material includes at least one of graphene, inorganic material, metal, and graphite. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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